【文章內(nèi)容簡介】 4. 支持用戶注冊、火災(zāi)日志瀏覽、現(xiàn)場傳感器資料查看等功能。5. 對現(xiàn)場傳感器的某些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：如一號現(xiàn)場的煙霧預(yù)警、報(bào)警值，溫度預(yù)警、報(bào)警值；二號現(xiàn)場的溫度最高報(bào)警和最低報(bào)警值。圖39 主窗口視圖主窗口的菜單是實(shí)現(xiàn)窗口之間相互調(diào)用的渠道。各個(gè)菜單及其作用如表34：表 34 菜單編輯器中的控件屬性和作用控件類型名 稱屬性設(shè)置作 用MenuMnuRegistCaption=用戶注冊用戶注冊MnuDiaryCaption=火災(zāi)日志查看火災(zāi)日志MnuQuitCaption=退出系統(tǒng)退出系統(tǒng)MnuSensorCaption=傳感器資料查看傳感器資料MnuNumCaption=現(xiàn)場編號現(xiàn)場編號介紹MnuSoftCaption=關(guān)于軟件軟件介紹主窗口中主要包含四個(gè)框架：端口設(shè)置框架、現(xiàn)場循環(huán)監(jiān)視框架、報(bào)警框架、現(xiàn)場查詢框架，分別介紹如下：端口設(shè)置框架的作用是：設(shè)置端口參數(shù)，如COM口選擇，波特率設(shè)置等?，F(xiàn)場循環(huán)監(jiān)視框架的作用是：現(xiàn)場檢測電路主動(dòng)傳回的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理過后，顯示出來。被檢測點(diǎn)使用：“一號節(jié)點(diǎn)”、“二號節(jié)點(diǎn)”顯示，在實(shí)際的應(yīng)用中，可以用具體信息代替。溫度用攝氏溫度計(jì)量。煙霧狀況分為：正常、預(yù)警、報(bào)警，三個(gè)分類?，F(xiàn)場狀態(tài)用：正常、預(yù)警、報(bào)警、現(xiàn)場人員手動(dòng)報(bào)警（火災(zāi)現(xiàn)場的人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，手動(dòng)觸發(fā)報(bào)警按鈕）四個(gè)狀態(tài)簡單分類。報(bào)警框架的作用是：現(xiàn)場傳回來的數(shù)據(jù)有異常，達(dá)到報(bào)警級別，即現(xiàn)場有火災(zāi)發(fā)生，則報(bào)警模塊使能，并標(biāo)出發(fā)生火災(zāi)的時(shí)間、地點(diǎn)和現(xiàn)場的溫度。與此同時(shí)，右邊的圓形圖形交替變成紅色和黃色，另外還有報(bào)警聲音發(fā)出，提醒監(jiān)視人員注意。當(dāng)點(diǎn)擊確認(rèn)火災(zāi)按鈕后，警報(bào)解除?，F(xiàn)場查詢框架作用：用戶在左側(cè)的下拉列表框中選擇要查詢的現(xiàn)場號，點(diǎn)擊“查詢”按鈕，PC機(jī)向適配卡發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，告訴CAN適配卡PC機(jī)想要查詢某號現(xiàn)場采集的信息。CAN適配卡收到數(shù)據(jù)后，調(diào)用遠(yuǎn)程幀發(fā)送給對應(yīng)的現(xiàn)場，讓現(xiàn)場返回其采集信息。這個(gè)模塊的設(shè)想是出于現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多的情況下，方便系統(tǒng)監(jiān)視人員主動(dòng)查看。該模塊PC機(jī)向現(xiàn)場發(fā)送9個(gè)字節(jié)，定義如表35：表 35 PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)格式字節(jié)數(shù)2字節(jié)4字節(jié)6字節(jié)8字節(jié)9字節(jié)意義0XF0XF0XF0XF標(biāo)識設(shè)定值為0XF的字節(jié)，是沒有含義的。這樣規(guī)定數(shù)據(jù)格式主要是考慮到PC機(jī)與適配卡所有通信格式統(tǒng)一，統(tǒng)一采用9個(gè)字節(jié)。標(biāo)識字節(jié)，指示PC機(jī)對幾號現(xiàn)場發(fā)送數(shù)據(jù)或是PC機(jī)向CAN適配卡發(fā)送控制命令：標(biāo)識字節(jié)為0XF1，PC機(jī)向一號現(xiàn)場發(fā)送數(shù)據(jù)。標(biāo)識字節(jié)為0XF2，PC機(jī)向二號現(xiàn)場發(fā)送數(shù)據(jù)。標(biāo)識字節(jié)為0XFF，PC機(jī)向CAN適配卡發(fā)送，告訴適配卡PC機(jī)串口溢出。CAN適配卡接收到這個(gè)數(shù)據(jù)幀后，對數(shù)據(jù)分析，調(diào)用對應(yīng)的消息對象發(fā)送函數(shù)發(fā)給現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)。3．3 主要函數(shù)介紹Public Sub Receive_deal()函數(shù)的作用是接收和處理串口的數(shù)據(jù)的函數(shù)。CAN適配卡發(fā)送來的數(shù)據(jù)是8個(gè)字節(jié)，其分配如表36：表 36 數(shù)據(jù)塊字節(jié)定義說明字節(jié)數(shù)2字節(jié)4字節(jié)6字節(jié)8字節(jié)意義現(xiàn)場編號溫度采樣電壓值煙霧采樣電壓值現(xiàn)場報(bào)警狀態(tài)說明：現(xiàn)場報(bào)警狀況有：“0”表示“現(xiàn)場正?！保?”表示“現(xiàn)場預(yù)警”“2”表示“現(xiàn)場報(bào)警”，“3”表示“手動(dòng)觸發(fā)報(bào)警”。這就涉及到對傳輸來的數(shù)據(jù)的分離和轉(zhuǎn)換。設(shè)A 、B是一個(gè)char型變量，在VB里，分配一字節(jié)、8位變量空間，C是一個(gè)整形變量，分配兩個(gè)字節(jié)、16位變量空間。用A做高8位，B做低8位，組成16位的新的數(shù)據(jù)C，： () 程序段中的體現(xiàn)如下：tem2 = InBuf(2) * 2 ^ 8 + InBuf(3)傳送來的溫度電壓采樣值還需要變化成攝氏溫度值顯示。： () 跟據(jù)第2章第5節(jié)的傳感器介紹，： ()所以實(shí)際溫度和傳輸來的AD值：Temp = (AD* / 4096 ) / ()火災(zāi)處理函數(shù)Public Sub Fire()，是對現(xiàn)場異常數(shù)據(jù)的處理函數(shù)。該函數(shù)首先激活警報(bào)模塊，然后在警報(bào)模塊中顯示火災(zāi)時(shí)間、地點(diǎn)、現(xiàn)場溫度，之后再進(jìn)行聲音報(bào)警和日志記錄。在整個(gè)上位機(jī)程序設(shè)計(jì)中， PC機(jī)向CAN適配卡發(fā)送的數(shù)據(jù)格式有幾個(gè)類型，先匯總?cè)绫?7：表 37 PC機(jī)向CAN適配卡發(fā)送數(shù)據(jù)格式第X字節(jié)數(shù)24689注釋主動(dòng)查詢現(xiàn)場0XF0XF0XF0XF0XF1查詢一號現(xiàn)場信息主動(dòng)查詢現(xiàn)場0XF0XF0XF0XF0XF2查詢二號現(xiàn)場信息MSComm控件EventRxOver事件0XF0XF0XF0XF0XFFPC機(jī)串口溢出現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置煙霧預(yù)警煙霧報(bào)警溫度預(yù)警溫度報(bào)警0X01設(shè)置一號現(xiàn)場參數(shù)現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置溫度0X02設(shè)置二號現(xiàn)場參數(shù)4 CAN適配卡設(shè)計(jì)PC機(jī)在監(jiān)控系統(tǒng)中的作用和優(yōu)點(diǎn)不言而喻，而通用的PC機(jī)沒有直接與CAN總線的接口，但是PC機(jī)與外設(shè)接口方式的靈活性和多樣性，使得PC機(jī)與CAN控制器的接口方式也是多種多樣的，主要包括：RS232接口、并行端口接口、USB接口、ISA總線接口、PCI總線接口等[[]饒?jiān)茲?[M],北京：:170171.]。實(shí)現(xiàn)CAN總線和PC機(jī)通信轉(zhuǎn)換任務(wù)的設(shè)備即是CAN適配卡。4．1 CAN適配卡硬件CAN適配卡的硬件是由周福舉同學(xué)設(shè)計(jì)的，主要芯片配置有：單片機(jī)C8051F040，CAN收發(fā)器PC82C250，電平轉(zhuǎn)換器MAX232，高速光電隔離器6N137，RS232母插座。 適配卡主要起一個(gè)橋的作用，連接CAN總線和計(jì)算機(jī)，簡單的功能結(jié)構(gòu)圖見圖41。圖41 適配卡功能模塊圖其中單片機(jī)同PC機(jī)連接的部分是：MAX232和RS232母插座，其電路原理圖參看圖42。圖42 串口通信電路原理圖原理圖中，MAX232是實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的芯片。典型的RS232信號電平在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出電平時(shí)+5V~+15V，負(fù)電平在5V~15V。當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收器的電平在+3V~+12V和3Ｖ～12V。當(dāng)線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上電平為TTL電平。從開始傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，線上的電平從TTL電平到RS232電平再返回TTL電平[[]韓興海,孔興新. 串口通信基于RS232 [J],電腦世界,:382384]。TTL電平的范圍是0V~3V的，兩者連接，需要電平轉(zhuǎn)換。另一個(gè)重要的電路單元是CAN適配卡同CAN總線連接部分，其電路原理圖參看圖43。圖43 CAN總線驅(qū)動(dòng)原理圖上原理圖中，6N137是Avago Technologies公司制造的一款單通道的高速光耦合器，典型應(yīng)用有：高速數(shù)字開關(guān)，馬達(dá)控制系統(tǒng)和A/D轉(zhuǎn)換等。PC82C250是CAN收發(fā)器，是CAN控制器與物理總線之間的接口，提供對總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。它與ISO11898標(biāo)準(zhǔn)完全兼容；最高達(dá)1Mbps的速率；采用斜率控制，降低射頻干擾；過熱保護(hù)等特性。PC82C250的管腳功能如表41所示。表 41 PC82C250引腳功能標(biāo)記引腳功能描述TXD1發(fā)送數(shù)據(jù)輸入GND2接地Vcc3電源RXD4接收數(shù)據(jù)輸出Vref5參考電壓輸出CANL6低電平CAN電壓輸入/輸出CANH7高電平CAN電壓輸入/輸出Rs8斜率電阻輸入PC82C250驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部具有限流電路，可以防止發(fā)送輸出級對電源、地或者負(fù)載短路。如果結(jié)溫超過160℃，則兩個(gè)發(fā)送器輸出極限電流會(huì)減小，由于發(fā)送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的溫升。PC82C250采用雙線差分驅(qū)動(dòng)，可以抑制惡劣環(huán)境下的瞬間干擾[[][M], 北京：:8592.]。其他的芯片或電路模塊就不在贅述，完整的電路原理圖，請參閱附錄D。4．2 家庭火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置 在編寫CAN適配卡程序前，要對CAN通信網(wǎng)絡(luò)配置規(guī)劃好。，標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀。雖然擴(kuò)展幀有29位標(biāo)識符，本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)幀，有11位標(biāo)識符。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目有2個(gè)，足夠靈活方便的配置各個(gè)節(jié)點(diǎn)的ID。 從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以了解到，構(gòu)成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備包括一號現(xiàn)場、二號現(xiàn)場和CAN適配卡。一號現(xiàn)場帶有煙霧傳感器和溫度傳感器，二號現(xiàn)場只含有溫度傳感器。11位標(biāo)識符，是唯一標(biāo)識該網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的類型和在網(wǎng)絡(luò)中的位置的識別碼。該系統(tǒng)采用11位標(biāo)識符中的2位，高9位保留，做系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)用，參看表42。表 42 標(biāo)識符按位分配：ID10~ID2ID1~ID0無定義保留系統(tǒng)中使用CAN適配卡初始化一個(gè)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)的消息對象MSGOBJMR1，對接收的報(bào)文濾波，但不是全I(xiàn)D報(bào)文濾波——即ID0位設(shè)置為0，不參加報(bào)文濾波。這樣CAN適配卡就能接收兩個(gè)現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。CAN適配卡初始化兩個(gè)負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)的消息對象MSGOBJMT1和MSGOBJMT2，分別負(fù)責(zé)對一號和二號節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信息。一號現(xiàn)場含有一個(gè)接收消息對象和一個(gè)發(fā)送消息對象，記做MSGOBJSR1，MSGOBJST1。二號現(xiàn)場也含有一個(gè)接收消息對象和一個(gè)發(fā)送消息對象，記做MSGOBJSR2，MSGOBJST2。兩個(gè)現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)都要對接收到的報(bào)文進(jìn)行全I(xiàn)D濾波，接收發(fā)送給自己的報(bào)文。要正確配置各個(gè)節(jié)點(diǎn)消息對象的地址，每個(gè)消息對象的IFx 掩碼寄存器和IFx仲裁寄存器等的參數(shù)設(shè)置將是保證系統(tǒng)組網(wǎng)，成功通信的關(guān)鍵。各個(gè)節(jié)點(diǎn)消息對象的數(shù)值配置見圖44。IFx 掩碼寄存器和IFx仲裁寄存器寄存器的說明參看附錄D。圖44 現(xiàn)場ID配置 其中MSGOBJMT1專門負(fù)責(zé)對一號現(xiàn)場發(fā)送數(shù)據(jù)或控制命令，MSGOBJMT2專門負(fù)責(zé)對二號現(xiàn)場發(fā)送數(shù)據(jù)或控制命令。MSGOBJST1和MSGOBJST2發(fā)送的數(shù)據(jù)可以被CAN適配卡的MSGOBJMR1接收。消息對象參數(shù)配置如表43：表 43 消息對象參數(shù)配置消息對象編號Arbitration Register 值Mask Register 值所屬節(jié)點(diǎn)MSGOBJMR10X800400000XFFFBFFFCAN適配卡MSGOBJMT10XA0080000缺省MSGOBJMT20XA00C0000缺省MSGOBJSR10X800800000XFFFFFFF一號現(xiàn)場MSGOBJST10XA0000000缺省MSGOBJSR20X800C00000XFFFFFFF二號現(xiàn)場MSGOBJST20XA0040000缺省4．3 現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)通信流程 下面對監(jiān)控系統(tǒng)通信流程加以說明。 正常情況下，現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)采集到溫度信息、煙霧信息后，偵聽總線，當(dāng)總線空閑時(shí)，將數(shù)值發(fā)送出去。CAN適配卡收到信息后，通過UART0發(fā)送給PC機(jī)，PC機(jī)處理顯示。圖45 網(wǎng)絡(luò)通信流程圖 如圖45所示的網(wǎng)絡(luò)通信，現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行傳輸，當(dāng)某次數(shù)據(jù)幀丟失了，不再進(jìn)行重發(fā)，因?yàn)楝F(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新。在CAN適配卡程序中，接收CAN總線傳來數(shù)據(jù)的是一個(gè)無符號字符型的數(shù)組s_data[32][8]，可以緩沖32幀CAN總線的數(shù)據(jù)，一方面可以緩解CAN總線與UART0速度不匹配的矛盾，另一方面，考慮到如果現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)數(shù)目增加，則可以緩沖多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)組是一個(gè)堆棧的結(jié)構(gòu)。當(dāng)數(shù)組滿時(shí)，新接收的數(shù)據(jù)覆蓋s_data[0][8]，重新開始循環(huán)緩沖。在通信過程中，CAN總線的傳輸速率是1Mbit/s，串口UART0的通信速率是9600bit/s，兩種速率相差懸殊。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，規(guī)定現(xiàn)場的節(jié)點(diǎn)大概每秒傳輸一幀數(shù)據(jù)，這樣可以解決兩種速度不匹配的問題。如果32幀的數(shù)據(jù)溢出后，就只能丟棄數(shù)據(jù)，重新緩沖。 當(dāng)CAN適配卡機(jī)接收到PC機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行分析，而后發(fā)送給相應(yīng)的現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)，或是對適配卡某些參數(shù)調(diào)整。4．4 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)定由于CAN協(xié)議僅僅包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，用戶要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的通信任務(wù)一般要根據(jù)具體的系統(tǒng)要求編寫簡單的應(yīng)用層通信協(xié)議。應(yīng)用層協(xié)議包括兩方面的任務(wù)：一是將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分類、拆卸、合并，確定發(fā)送對象，在根據(jù)CAN的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范填寫CAN的各個(gè)信息幀；二是解釋接收到的數(shù)據(jù)的具體含義，并進(jìn)行相應(yīng)處理[[][J],微計(jì)算機(jī)信息, 2009,25(62):6163.]。 自己編寫應(yīng)用層協(xié)議的最大特點(diǎn)是可根據(jù)具體的系統(tǒng)要求量身定制，使得協(xié)議簡介有效，便于程序靈活處理；但這樣編寫的協(xié)議通用性差，而且編寫的工作量大。目前，國際上較為常用的CAN應(yīng)用層協(xié)議有DeviceNet、CANopen、CANKingdom等，我們也可以根據(jù)這些協(xié)議構(gòu)建自己的系統(tǒng)[[]楊如鋒，伍愛蓮，[J],電力自動(dòng)化設(shè)備,2005,25(1):4344.]。 在這里，由于我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)規(guī)模小，就采用自己編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議。通信協(xié)議采用“ID+數(shù)據(jù)塊”。數(shù)據(jù)塊為8個(gè)字節(jié)表，有兩套數(shù)據(jù)格式，為一號現(xiàn)場和二號現(xiàn)場數(shù)據(jù)格式。具體含義表示如表44和表45：表 44 一號現(xiàn)場上傳的數(shù)據(jù)格式字節(jié)數(shù)2字節(jié)4字節(jié)6字節(jié)8字節(jié)意義現(xiàn)場編號溫度采樣電壓值煙霧采樣電壓值報(bào)警狀態(tài)表 45 二號現(xiàn)場上傳的數(shù)據(jù)格式字節(jié)數(shù)2字節(jié)4字節(jié)6字節(jié)8字節(jié)意義現(xiàn)場編號溫度采樣電壓值無意義無意義以上數(shù)據(jù)格式是現(xiàn)場兩個(gè)節(jié)點(diǎn)向CAN適配卡發(fā)送的數(shù)據(jù)格式，兩個(gè)字節(jié)合并組成16位的數(shù)據(jù)。由于兩個(gè)現(xiàn)場的傳感器不同，所以數(shù)據(jù)格式有區(qū)別。其中現(xiàn)場編號是標(biāo)識現(xiàn)場節(jié)